لا توجد ظاهرة كونية أكثر سحراً في جمالها من الثقوب السوداء. كما تعلمون، حصل الكائن على اسمه لأنه قادر على امتصاص الضوء، ولكن لا يمكن أن يعكسه. بسبب جاذبيتها الهائلة، تمتص الثقوب السوداء كل ما هو قريب منها - الكواكب والنجوم والحطام الفضائي. ومع ذلك، هذا ليس كل ما يمكن معرفته عن الثقوب السوداء، فهناك العديد من الحقائق المذهلة عنها.

الثقوب السوداء ليس لها نقطة اللاعودة

لفترة طويلة كان يُعتقد أن كل ما يقع في منطقة الثقب الأسود يبقى فيها، لكن نتيجة الأبحاث الحديثة هي أنه بعد فترة "يبصق" الثقب الأسود كل محتوياته في الفضاء، ولكن بطريقة مختلفة. شكل مختلف عن الشكل الأصلي. تبين أن أفق الحدث، الذي كان يعتبر نقطة اللاعودة للأجسام الفضائية، هو مجرد ملجأ مؤقت لها، ولكن هذه العملية تحدث ببطء شديد.

الأرض مهددة بالثقب الأسود

النظام الشمسي ما هو إلا جزء من مجرة ​​لا نهائية تحتوي على عدد هائل من الثقوب السوداء. وتبين أن الأرض مهددة من قبل اثنين منهم، ولكن لحسن الحظ، فإنهم يقعون على مسافة كبيرة - حوالي 1600 سنة ضوئية. وقد تم اكتشافها في مجرة ​​تشكلت نتيجة اندماج مجرتين.


ولم يرى العلماء الثقوب السوداء إلا لأنها كانت قريبة من النظام الشمسي باستخدام تلسكوب الأشعة السينية، القادر على التقاط الأشعة السينية المنبعثة من هذه الأجسام الفضائية. الثقوب السوداء، لأنها تقع بجانب بعضها البعض وتندمج عمليا في واحدة، كانت تسمى باسم واحد - شاندرا تكريما لإله القمر من الأساطير الهندوسية. العلماء واثقون من أن شاندرا ستصبح كذلك قريبًا بسبب قوة الجاذبية الهائلة.

قد تختفي الثقوب السوداء مع مرور الوقت

عاجلاً أم آجلاً، تخرج جميع محتويات الثقب الأسود ولا يبقى سوى الإشعاع. عندما تفقد الثقوب السوداء كتلتها، فإنها تصبح أصغر بمرور الوقت ثم تختفي تمامًا. إن موت الجسم الفضائي يكون بطيئًا للغاية، وبالتالي من غير المرجح أن يتمكن أي عالم من رؤية كيف يتضاءل الثقب الأسود ثم يختفي. يرى ستيفن هوكينج أن الثقب الموجود في الفضاء هو كوكب مضغوط للغاية وبمرور الوقت يتبخر، بدءًا من حواف التشويه.

قد لا تبدو الثقوب السوداء بالضرورة سوداء

يدعي العلماء أنه بما أن الجسم الفضائي يمتص جزيئات الضوء دون أن يعكسها، فإن الثقب الأسود ليس له لون، بل سطحه فقط - أفق الحدث - هو الذي يعطيه. بفضل مجال جاذبيتها، فإنها تحجب كل الفضاء خلفها، بما في ذلك الكواكب والنجوم. لكن في نفس الوقت، وبسبب امتصاص الكواكب والنجوم على سطح الثقب الأسود بشكل حلزوني بسبب السرعة الهائلة لحركة الأجسام والاحتكاك بينها، يظهر توهج يمكن أن يكون أكثر إشراقا من النجوم. هذه عبارة عن مجموعة من الغازات والغبار النجمي والمواد الأخرى التي يمتصها الثقب الأسود. أيضًا، في بعض الأحيان يمكن للثقب الأسود أن يصدر موجات كهرومغناطيسية، وبالتالي يمكن رؤيته.

لا يتم إنشاء الثقوب السوداء من العدم؛ فهي مبنية على نجم منقرض.

تتوهج النجوم في الفضاء بفضل إمدادها بالوقود النووي الحراري. وعندما ينتهي، يبدأ النجم بالبرودة، ليتحول تدريجياً من قزم أبيض إلى قزم أسود. يبدأ الضغط داخل النجم المبرد في الانخفاض. تحت تأثير الجاذبية، يبدأ الجسم الكوني في الانكماش. ونتيجة هذه العملية يبدو النجم وكأنه ينفجر، وتتناثر جميع جزيئاته في الفضاء، لكن في الوقت نفسه تستمر قوى الجاذبية في العمل، فتجذب الأجسام الفضائية المجاورة، والتي يمتصها بعد ذلك، مما يزيد من قوة اللون الأسود. الحفرة وحجمها.

ثقب أسود عملاق

يوجد في المركز ثقب أسود أكبر بعشرات الآلاف من المرات من حجم الشمس درب التبانة. أطلق عليه العلماء اسم القوس ويقع على مسافة من الأرض 26.000 سنة ضوئية. هذه المنطقة من المجرة نشطة للغاية وتمتص بسرعة كل ما هو قريب منها. كما أنها غالبًا ما "تبصق" النجوم المنقرضة.


ما يثير الدهشة هو حقيقة أن متوسط ​​كثافة الثقب الأسود، حتى بالنظر إلى حجمه الهائل، يمكن أن يكون مساويًا لكثافة الهواء. كلما زاد نصف قطر الثقب الأسود، أي عدد الأجسام التي يلتقطها، تصبح كثافة الثقب الأسود أصغر وهذا ما يفسره قوانين الفيزياء البسيطة. وهكذا الأكثر أجساد كبيرةفي الفضاء يمكن أن تكون في الواقع خفيفة مثل الهواء.

يمكن للثقب الأسود أن يخلق أكوانًا جديدة

بغض النظر عن مدى غرابة الأمر، لا سيما بالنظر إلى حقيقة أن الثقوب السوداء تمتص وتدمر كل شيء من حولها، فإن العلماء يفكرون جديًا في أن هذه الأجسام الفضائية يمكن أن تمثل بداية ظهور كون جديد. لذا، كما نعلم، فإن الثقوب السوداء لا تمتص المادة فحسب، بل يمكنها أيضًا إطلاقها في فترات معينة. أي جسيم يخرج من الثقب الأسود يمكن أن ينفجر وهذا سوف يصبح انفجارا عظيما جديدا، ووفقا لنظريته فإن كوننا ظهر بهذه الطريقة، وبالتالي من الممكن أن يكون النظام الشمسي الموجود اليوم والذي تدور فيه الأرض، يسكنها عدد كبير من الناس، ولدت ذات يوم من ثقب أسود ضخم.

يمر الوقت ببطء شديد بالقرب من الثقب الأسود

عندما يقترب جسم ما من الثقب الأسود، مهما كانت كتلته، فإن حركته تبدأ في التباطؤ ويحدث هذا لأنه في الثقب الأسود نفسه، يتباطأ الزمن وكل شيء يحدث ببطء شديد. انها مرتبطة مع قوة هائلةالجاذبية التي يمتلكها الثقب الأسود. علاوة على ذلك، فإن ما يحدث في الثقب الأسود نفسه يحدث بسرعة كبيرة، فإذا كان الراصد ينظر إلى الثقب الأسود من الخارج، بدا له أن كل العمليات التي تحدث فيه كانت تسير ببطء، أما إذا سقط في قمعه فإن قوى الجاذبية سوف تمزقه على الفور.

الثقوب السوداء هي الأجسام الكونية الوحيدة القادرة على جذب الضوء عن طريق الجاذبية. وهي أيضًا أكبر الأجسام في الكون. ومن غير المرجح أن نعرف ما الذي يحدث بالقرب من أفق الحدث (المعروف باسم "نقطة اللاعودة") في أي وقت قريب. هذه هي الأكثر أماكن غامضةعالمنا الذي، على الرغم من عقود من البحث، لا يزال يعرف عنه القليل جدا. تحتوي هذه المقالة على 10 حقائق يمكن وصفها بأنها الأكثر إثارة للاهتمام.

الثقوب السوداء لا تمتص المادة إلى نفسها

يتخيل الكثير من الناس الثقب الأسود كنوع من "المكنسة الكهربائية الفضائية" التي ترسم في الفضاء المحيط. في الواقع، الثقوب السوداء هي أجسام فضائية عادية تتمتع بمجال جاذبية قوي بشكل استثنائي.

ولو نشأ ثقب أسود بنفس الحجم مكان الشمس، لما انجذبت الأرض إليه، لكانت تدور في نفس المدار الذي تدور فيه اليوم. تفقد النجوم الموجودة بجوار الثقوب السوداء جزءًا من كتلتها على شكل رياح نجمية (يحدث هذا أثناء وجود أي نجم) وتمتص الثقوب السوداء هذه المادة فقط.

لقد تنبأ كارل شوارزشيلد بوجود الثقوب السوداء

كان كارل شوارزشيلد أول من استخدم النظرية النسبية العامة لأينشتاين لإثبات وجود "نقطة اللاعودة". ولم يفكر أينشتاين نفسه في الثقوب السوداء، رغم أن نظريته تتنبأ بوجودها.

قدم شوارزشيلد اقتراحه في عام 1915، مباشرة بعد أن نشر أينشتاين نظريته النسبية العامة. في ذلك الوقت، نشأ مصطلح "نصف قطر شفارتزشيلد" - وهي قيمة توضح مقدار الضغط الذي سيتعين عليك ضغطه على جسم ما حتى يصبح ثقبًا أسود.

من الناحية النظرية، يمكن لأي شيء أن يصبح ثقبًا أسود إذا تم ضغطه بدرجة كافية. كلما كان الجسم أكثر كثافة، كلما كان مجال الجاذبية الذي يخلقه أقوى. على سبيل المثال، ستصبح الأرض ثقبًا أسودًا إذا كانت كتلتها تساوي حجم حبة الفول السوداني.

يمكن للثقوب السوداء أن تولد أكوانًا جديدة

إن فكرة أن الثقوب السوداء يمكن أن تولد أكوانًا جديدة تبدو سخيفة (خاصة أننا لا نزال غير متأكدين من وجود أكوان أخرى). ومع ذلك، يتم تطوير هذه النظريات بنشاط من قبل العلماء.

نسخة مبسطة للغاية من إحدى هذه النظريات هي كما يلي. يتمتع عالمنا بظروف مواتية للغاية لظهور الحياة فيه. فلو تغير أي من الثوابت الفيزيائية ولو قليلاً، لما كنا موجودين في هذا العالم. إن تفرد الثقوب السوداء يتجاوز القوانين العادية للفيزياء ويمكن (على الأقل من الناحية النظرية) أن يؤدي إلى ظهور كون جديد سيكون مختلفًا عن كوننا.

يمكن للثقوب السوداء أن تحولك (وأي شيء آخر) إلى معكرونة

تقوم الثقوب السوداء بتمديد الأجسام القريبة منها. تبدأ هذه الأشياء في تشبه السباغيتي (حتى أن هناك مصطلحًا خاصًا - "تحويل السباغيتي").

يحدث هذا بسبب الطريقة التي تعمل بها الجاذبية. في هذه اللحظة، ساقيك أقرب إلى مركز الأرض من رأسك، لذلك تنجذبان بقوة أكبر. على سطح الثقب الأسود، يبدأ الاختلاف في الجاذبية في العمل ضدك. تنجذب الأرجل إلى مركز الثقب الأسود بشكل أسرع فأسرع، بحيث لا يستطيع النصف العلوي من الجسم مواكبتها. النتيجة: السباغيتي!

تتبخر الثقوب السوداء مع مرور الوقت

لا تمتص الثقوب السوداء الرياح النجمية فحسب، بل تتبخر أيضًا. تم اكتشاف هذه الظاهرة عام 1974 وسميت بإشعاع هوكينج (نسبة إلى ستيفن هوكينج الذي قام بالاكتشاف).

ومع مرور الوقت، يمكن للثقب الأسود أن يطلق كل كتلته في الفضاء المحيط به مع هذا الإشعاع ويختفي.

تعمل الثقوب السوداء على إبطاء الزمن بالقرب منها

ومع اقترابك من أفق الحدث، يتباطأ الزمن. لفهم سبب حدوث ذلك، نحتاج إلى إلقاء نظرة على "مفارقة التوأم"، وهي تجربة فكرية تستخدم غالبًا لتوضيح النقاط الرئيسية النظرية العامةالنسبية لأينشتاين.

يبقى أحد الأخوين التوأم على الأرض، والثاني يطير في رحلة فضائية، ويتحرك بسرعة الضوء. بالعودة إلى الأرض، يكتشف التوأم أن شقيقه قد تقدم في السن أكثر منه لأن الوقت يتحرك بشكل أبطأ عند السفر بسرعة قريبة من سرعة الضوء.

عندما تقترب من أفق الحدث للثقب الأسود، ستتحرك بسرعة عالية بحيث يتباطأ الزمن بالنسبة لك.

الثقوب السوداء هي أنظمة الطاقة الأكثر تقدما

تولد الثقوب السوداء طاقة أفضل من الشمس والنجوم الأخرى. وذلك بسبب المادة التي تدور حولهم. عند عبور أفق الحدث بسرعة هائلة، ترتفع درجة حرارة المادة الموجودة في مدار الثقب الأسود إلى درجات حرارة عالية للغاية. وهذا ما يسمى إشعاع الجسم الأسود.

وعلى سبيل المقارنة، فإن الاندماج النووي يحول 0.7% من المادة إلى طاقة. بالقرب من الثقب الأسود تتحول 10% من المادة إلى طاقة!

الثقوب السوداء تحني الفضاء من حولها

يمكن اعتبار الفضاء بمثابة صفيحة مطاطية ممتدة عليها خطوط مرسومة عليها. إذا قمت بوضع كائن على السجل، فسوف يتغير شكله. تعمل الثقوب السوداء بنفس الطريقة. كتلتها القصوى تجذب كل شيء، بما في ذلك الضوء (ويمكن أن نطلق على أشعتها، لمواصلة التشبيه، خطوط على طبق).

الثقوب السوداء تحد من عدد النجوم في الكون

تنشأ النجوم من السحب الغازية. لكي يبدأ تشكل النجوم، يجب أن تبرد السحابة.

يمنع الإشعاع الصادر من الأجسام السوداء سحب الغاز من التبريد ويمنع ظهور النجوم.

من الناحية النظرية، يمكن لأي جسم أن يتحول إلى ثقب أسود

الفرق الوحيد بين شمسنا والثقب الأسود هو قوة الجاذبية. وفي مركز الثقب الأسود يكون أقوى بكثير مما هو عليه في مركز النجم. إذا تم ضغط شمسنا إلى حوالي خمسة كيلومترات، فمن الممكن أن تكون ثقبًا أسود.

من الناحية النظرية، يمكن لأي شيء أن يتحول إلى ثقب أسود. ومن الناحية العملية، نعلم أن الثقوب السوداء تنشأ فقط نتيجة لانهيار النجوم الضخمة التي تتجاوز كتلة الشمس 20-30 مرة.

لقد كانت الثقوب السوداء دائمًا واحدة من أكثر الأشياء إثارة للاهتمام من قبل العلماء. نظرًا لكونها أكبر الكائنات الموجودة في الكون، فهي في نفس الوقت لا يمكن الوصول إليها ولا يمكن للبشرية الوصول إليها تمامًا. سوف يستغرق الأمر وقتًا طويلاً قبل أن نتعرف على العمليات التي تحدث بالقرب من "نقطة اللاعودة". ما هو الثقب الأسود من وجهة نظر علمية؟

دعونا نتحدث عن تلك الحقائق التي مع ذلك أصبحت معروفة للباحثين نتيجة للعمل المطول...

1. الثقوب السوداء ليست سوداء حقًا.

وبما أن الثقوب السوداء تبعث موجات كهرومغناطيسية، فقد لا تبدو سوداء، بل على العكس، متعددة الألوان تمامًا. ويبدو مثير للإعجاب للغاية.

2. الثقوب السوداء لا تمتص المادة.

هناك صورة نمطية بين البشر العاديين مفادها أن الثقب الأسود عبارة عن مكنسة كهربائية ضخمة تسحب الفضاء المحيط إلى داخلها. دعونا لا نكون دمى ونحاول معرفة ما هو عليه حقًا.

بشكل عام، (دون الخوض في تعقيدات فيزياء الكم والأبحاث الفلكية) يمكن تصور الثقب الأسود كجسم كوني له مجال جاذبية متزايد بشكل كبير. على سبيل المثال، لو كان في مكان الشمس ثقب أسود بنفس الحجم، إذن... لن يحدث شيء، وسيستمر كوكبنا في الدوران في نفس المدار. "تمتص" الثقوب السوداء أجزاء فقط من المادة النجمية على شكل رياح نجمية، وهي متأصلة في أي نجم.

3. يمكن للثقوب السوداء أن تولد أكوانًا جديدة

وبطبيعة الحال، تبدو هذه الحقيقة وكأنها شيء من الخيال العلمي، خاصة أنه لا يوجد دليل على وجود أكوان أخرى. ومع ذلك، يدرس العلماء مثل هذه النظريات عن كثب.

إذا تحدثنا بلغة بسيطةفإذا تغير ولو ثابت فيزيائي واحد في عالمنا بمقدار بسيط، فإننا سنفقد إمكانية الوجود. إن تفرد الثقوب السوداء يلغي قوانين الفيزياء المعتادة ويمكن (على الأقل من الناحية النظرية) أن يؤدي إلى ظهور كون جديد، مختلف عن كوننا في بعض النواحي.

4. تتبخر الثقوب السوداء مع مرور الوقت

وكما ذكرنا سابقًا، تمتص الثقوب السوداء الرياح النجمية. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تتبخر ببطء ولكن بثبات، أي أنها تتخلى عن كتلتها في الفضاء المحيط بها، ثم تختفي تمامًا. تم اكتشاف هذه الظاهرة عام 1974 وأطلق عليها اسم إشعاع هوكينج، تكريماً لستيفن هوكينج الذي قدم هذا الاكتشاف للعالم.

5. الإجابة على سؤال "ما هو الثقب الأسود" تنبأ بها كارل شوارزشيلد

وكما تعلم فإن مؤلف النظرية النسبية المرتبطة بها هو ألبرت أينشتاين. لكن العالم لم يولي الاهتمام الواجب للدراسة الأجرام السماويةعلى الرغم من أن نظريته يمكن أن تتنبأ علاوة على ذلك بوجود الثقوب السوداء. وهكذا أصبح كارل شوارزشيلد أول عالم يستخدم النظرية النسبية العامة لتبرير وجود "نقطة اللاعودة".

والحقيقة المثيرة للاهتمام هي أن هذا حدث في عام 1915، مباشرة بعد أن نشر أينشتاين نظريته النسبية العامة. عندها نشأ مصطلح "نصف قطر شفارتزشيلد" - وهو بالمعنى التقريبي مقدار القوة التي يجب أن يتم بها ضغط الجسم حتى يتحول إلى ثقب أسود. ومع ذلك، هذه ليست مهمة سهلة. دعونا معرفة السبب.

والحقيقة هي أنه من الناحية النظرية، يمكن لأي جسم أن يصبح ثقبًا أسود، ولكن فقط إذا تعرض لدرجة معينة من الضغط. على سبيل المثال، يمكن أن تصبح ثمرة الفول السوداني ثقبًا أسودًا إذا كانت كتلتها تعادل كتلة كوكب الأرض...

حقيقة مثيرة للاهتمام: الثقوب السوداء هي الأجسام الكونية الوحيدة من نوعها التي لديها القدرة على جذب الضوء من خلال الجاذبية.

6. الثقوب السوداء تحني الفضاء من حولها

دعونا نتخيل مساحة الكون بأكملها على شكل أسطوانة فينيل. وإذا وضعت عليه جسمًا ساخنًا، فسوف يتغير شكله. ويحدث الشيء نفسه مع الثقوب السوداء. كتلتها الهائلة تجذب كل شيء، بما في ذلك أشعة الضوء، مما يتسبب في انحناء الفضاء المحيط بها.

7. الثقوب السوداء تحد من عدد النجوم في الكون

….بعد كل شيء، إذا أضاءت النجوم -

هل هذا يعني أن أي شخص يحتاج إلى هذا؟

في. ماياكوفسكي

عادةً ما تكون النجوم المكتملة التكوين عبارة عن سحابة من الغازات المبردة. يمنع الإشعاع الصادر عن الثقوب السوداء سحب الغاز من التبريد، وبالتالي يمنع تكوين النجوم.

8. الثقوب السوداء هي أنظمة الطاقة الأكثر تقدماً

تنتج الثقوب السوداء طاقة أكثر من الشمس والنجوم الأخرى. والسبب في ذلك هو ما حوله. عندما تعبر المادة أفق الحدث بسرعة عالية، فإنها تسخن في مدار الثقب الأسود إلى درجات حرارة عالية للغاية. وتسمى هذه الظاهرة إشعاع الجسم الأسود.

حقيقة مثيرة للاهتمام: في عملية الاندماج النووي، يتحول 0.7% من المادة إلى طاقة. بالقرب من الثقب الأسود يتحول 10% من المادة إلى طاقة!

9. ماذا يحدث إذا وقعت في ثقب أسود؟

الثقوب السوداء "تمتد" الأجسام المجاورة لها. ونتيجة لهذه العملية، تبدأ الكائنات في تشبه السباغيتي (حتى أن هناك مصطلحًا خاصًا - "تحويل السباغيتي" =).

ورغم أن هذه الحقيقة قد تبدو هزلية، إلا أن هناك تفسيرا لها. يحدث هذا بسبب مبدأ الجاذبية الفيزيائية. ولنأخذ جسم الإنسان كمثال. أثناء وجودنا على الأرض، تكون أقدامنا أقرب إلى مركز الأرض من رؤوسنا، لذلك تنجذب بقوة أكبر. على سطح الثقب الأسود، تنجذب الأرجل إلى مركز الثقب الأسود بشكل أسرع بكثير، وبالتالي الجزء العلويفالجسم ببساطة لا يستطيع مواكبة هذه التغيرات. النتيجة: السباغيتي!

10. من الناحية النظرية، يمكن لأي جسم أن يتحول إلى ثقب أسود

وحتى الشمس. الشيء الوحيد الذي يمنع الشمس من التحول إلى جسم أسود بالكامل هو قوة الجاذبية. وفي مركز الثقب الأسود يكون أقوى بعدة مرات منه في مركز الشمس. في هذه الحالة، إذا تم ضغط نجمنا إلى قطر أربعة كيلومترات، فمن الممكن أن يصبح ثقبًا أسود (بسبب كتلته الكبيرة).

ولكن هذا من الناحية النظرية. ومن المعروف عمليا أن الثقوب السوداء لا تظهر إلا نتيجة انهيار النجوم فائقة الضخامة التي تتجاوز كتلة الشمس 25-30 مرة.

11. الثقوب السوداء تبطئ الزمن بالقرب منها

الأطروحة الرئيسية لهذه الحقيقة هي أنه مع اقترابنا من أفق الحدث، يتباطأ الزمن. ويمكن توضيح هذه الظاهرة باستخدام "مفارقة التوأم"، والتي غالبا ما تستخدم لشرح النظرية النسبية.

الفكرة الرئيسية هي أن أحد الأخوين التوأم يطير إلى الفضاء، والثاني يبقى على الأرض. عند عودته إلى المنزل، يكتشف التوأم أن شقيقه قد تقدم في العمر أكثر منه، لأنه عندما يتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، يبدأ الوقت بالمرور ببطء أكبر.

حصل على هذا الاسم لأنه يمتص الضوء، لكنه لا يعكسه مثل الأجسام الأخرى. في الواقع، هناك العديد من الحقائق حول الثقوب السوداء، وسنخبركم اليوم عن بعض من أكثرها إثارة للاهتمام. حتى وقت قريب نسبيا، كان يعتقد ذلك الثقب الأسود في الفضاءتمتص كل ما هو قريب منها أو تطير بالقرب منها: الكواكب عبارة عن قمامة، لكن العلماء مؤخرًا بدأوا يجادلون بأنه بعد مرور بعض الوقت "يبصقون" المحتويات مرة أخرى، فقط في شكل مختلف تمامًا. إذا كنت مهتم الثقوب السوداء في الفضاء حقائق مثيرة للاهتمام سنخبركم المزيد عنهم اليوم.

هل هناك تهديد للأرض؟

هناك ثقبان أسودان يمكن أن يشكلا تهديدًا حقيقيًا لكوكبنا، لكن لحسن الحظ بالنسبة لنا يقعان بعيدًا على مسافة حوالي 1600 سنة ضوئية. ولم يتمكن العلماء من اكتشاف هذه الأجسام إلا لأنها كانت قريبة النظام الشمسيوتمكنت الأجهزة الخاصة التي تلتقط الأشعة السينية من رؤيتها. هناك افتراض بأن قوة الجاذبية الهائلة يمكن أن تؤثر على الثقوب السوداء بطريقة تندمج في ثقب واحد.

من غير المرجح أن يتمكن أي من معاصرينا من التقاط اللحظة التي تختفي فيها هذه الأشياء الغامضة. تحدث عملية موت الثقوب ببطء شديد.

الثقب الأسود هو نجم في الماضي

كيف تتشكل الثقوب السوداء في الفضاء؟ تمتلك النجوم مخزونًا هائلًا من الوقود النووي الحراري، ولهذا السبب تتوهج بشدة. لكن جميع الموارد تنفد، ويبرد النجم، ويفقد توهجه تدريجيًا ويتحول إلى قزم أسود. ومن المعروف أن عملية الانضغاط تحدث في النجم المبرد، ونتيجة لذلك ينفجر، وتنتشر جزيئاته على مسافات شاسعة في الفضاء، مما يؤدي إلى جذب الأجسام المجاورة، وبالتالي زيادة حجم الثقب الأسود.

الأكثر إثارة للاهتمام عن الثقوب السوداء في الفضاءلم ندرسها بعد، ولكن من المدهش أن كثافتها، على الرغم من حجمها المثير للإعجاب، يمكن أن تساوي كثافة الهواء. يشير هذا إلى أنه حتى أكبر الأجسام في الفضاء يمكن أن يكون لها نفس وزن الهواء، أي أنها يمكن أن تكون خفيفة بشكل لا يصدق. هنا كيف تظهر الثقوب السوداء في الفضاء.

يتدفق الوقت ببطء شديد داخل الثقب الأسود وحوله، لذا فإن الأجسام التي تحلق بالقرب منه تبطئ حركتها. السبب في كل شيء هو قوة الجاذبية الهائلة، بل وأكثر من ذلك حقيقة مذهلةجميع العمليات التي تحدث في الحفرة نفسها لها سرعة مذهلة. على سبيل المثال، إذا لاحظت ذلك كيف يبدو الثقب الأسود في الفضاء؟كونك خارج حدود الكتلة المستهلكة بالكامل، يبدو أن كل شيء لا يزال قائما. ومع ذلك، بمجرد دخول الجسم إلى الداخل، سوف يتمزق في لحظة. اليوم يظهرون لنا كيف يبدو الثقب الأسود في الصورة الفضائية، محاكاتها بواسطة برامج خاصة.

تعريف الثقب الأسود؟

الآن نحن نعرف من أين تأتي الثقوب السوداء في الفضاء؟. ولكن ما الذي يميزهم أيضًا؟ ومن المستحيل أن نقول بداهة أن الثقب الأسود هو كوكب أو نجم، لأن هذا الجسم ليس غازيا ولا صلبا. هذا كائن لا يمكن أن يشوه العرض والطول والارتفاع فحسب، بل أيضًا الجدول الزمني. وهو ما يتحدى القوانين الفيزيائية تمامًا. يدعي العلماء أن الوقت في منطقة أفق الوحدة المكانية يمكن أن يتحرك للأمام والخلف. ماذا يوجد في الثقب الأسود في الفضاء؟من المستحيل أن نتخيل أن الكميات الضوئية التي تصل إلى هناك تتضاعف عدة مرات في كتلة التفرد، وهذه العملية تزيد من قوة الجاذبية. لذلك، إذا أخذت مصباحًا يدويًا معك ودخلت إلى ثقب أسود، فلن يتوهج. التفرد هو النقطة التي يميل عندها كل شيء إلى اللانهاية.

هيكل الثقب الأسود هو التفرد وأفق الحدث. داخل التفرد، تفقد النظريات الفيزيائية معناها تمامًا، ولهذا السبب لا تزال لغزًا للعلماء. من خلال عبور الحدود (أفق الحدث)، يفقد الجسم المادي فرصة العودة. لا نعرف بعيدًا كل شيء عن الثقوب السوداء في الفضاءلكن الاهتمام بهم لا يتلاشى.



الثقب الأسود
منطقة في الفضاء ناتجة عن الانهيار الكامل لجاذبية المادة، حيث تكون جاذبية الجاذبية قوية جدًا بحيث لا يمكن لأي مادة أو ضوء أو حاملات معلومات أخرى تركها. ولذلك، فإن الجزء الداخلي من الثقب الأسود ليس مرتبطًا سببيًا ببقية الكون؛ العمليات الفيزيائية التي تحدث داخل الثقب الأسود لا يمكن أن تؤثر على العمليات خارجه. يحيط بالثقب الأسود سطح له خاصية الغشاء أحادي الاتجاه: حيث تسقط المادة والإشعاع بحرية من خلاله إلى داخل الثقب الأسود، ولكن لا يمكن لأي شيء الهروب من هناك. ويسمى هذا السطح "أفق الحدث". وبما أنه لا تزال هناك مؤشرات غير مباشرة فقط على وجود ثقوب سوداء على مسافات آلاف السنين الضوئية من الأرض، فإن عرضنا الإضافي يعتمد بشكل أساسي على النتائج النظرية. الثقوب السوداء، التي تنبأت بها النظرية النسبية العامة (نظرية الجاذبية التي اقترحها أينشتاين في عام 1915) وغيرها من نظريات الجاذبية الأكثر حداثة، تم إثباتها رياضيًا بواسطة ر. أوبنهايمر وه. سنايدر في عام 1939. لكن خصائص الفضاء و وتبين أن الوقت الذي قضيته بالقرب من هذه الأجسام كان غير عادي للغاية، لدرجة أن علماء الفلك والفيزيائيين لم يأخذوها على محمل الجد لمدة 25 عامًا. ومع ذلك، فإن الاكتشافات الفلكية في منتصف الستينيات جلبت الثقوب السوداء إلى السطح كحقيقة فيزيائية محتملة. اكتشافهم ودراستهم يمكن أن يغير أفكارنا حول المكان والزمان بشكل جذري.
تشكيل الثقوب السوداء.بينما تحدث التفاعلات النووية الحرارية في أحشاء النجم، فإنها تستمر درجة حرارة عاليةوالضغط، مما يمنع النجم من الانهيار تحت تأثير جاذبيته. ومع ذلك، مع مرور الوقت وقود نوويمنهك، والنجم يبدأ في الانكماش. تظهر الحسابات أنه إذا كانت كتلة النجم لا تتجاوز ثلاث كتل شمسية، فإنه سيفوز في "المعركة مع الجاذبية": سيتم إيقاف انهيار جاذبيته بسبب ضغط المادة "المنحلة"، وسيتحول النجم إلى الأبد إلى نجم. قزم أبيض أو النجم النيوتروني. لكن إذا كانت كتلة النجم أكثر من ثلاثة أضعاف كتلة الشمس، فلا شيء يمكن أن يوقف انهياره الكارثي وسيدخل بسرعة تحت أفق الحدث، ليصبح ثقبًا أسود. بالنسبة لثقب أسود كروي كتلته M، يشكل أفق الحدث كرة ذات دائرة عند خط الاستواء أكبر بـ 2p مرة من "نصف قطر الجاذبية" للثقب الأسود RG = 2GM/c2، حيث c هي سرعة الضوء وG هي ثابت الجاذبية. ثقب أسود كتلته 3 أضعاف كتلة الشمس، ونصف قطر جاذبيته 8.8 كيلومتر.

إذا لاحظ عالم الفلك نجمًا في لحظة تحوله إلى ثقب أسود، فإنه في البداية سيرى كيف ينضغط النجم بشكل أسرع وأسرع، ولكن مع اقتراب سطحه من نصف قطر الجاذبية، سيبدأ الضغط في التباطؤ حتى ينضغط يتوقف تماما. وفي الوقت نفسه فإن الضوء القادم من النجم يضعف ويحمر حتى ينطفئ تماماً. يحدث هذا لأنه في المعركة ضد قوة الجاذبية الهائلة، يفقد الضوء طاقته ويستغرق المزيد والمزيد من الوقت حتى يصل إلى المراقب. عندما يصل سطح النجم إلى نصف قطر الجاذبية، فإن الضوء الذي يتركه سيستغرق قدرًا لا نهائيًا من الوقت للوصول إلى الراصد (وستفقد الفوتونات كل طاقتها). وبالتالي، فإن عالم الفلك لن ينتظر هذه اللحظة أبدًا، ناهيك عن رؤية ما يحدث للنجم تحت أفق الحدث. لكن من الناحية النظرية يمكن دراسة هذه العملية. حساب الانهيار الكروي المثالي يوضح ذلك وقت قصيرينقبض النجم إلى نقطة يصل فيها إلى ما لا نهاية قيم كبيرةالكثافة والجاذبية. مثل هذه النقطة تسمى "التفرد". علاوة على ذلك، يظهر التحليل الرياضي العام أنه إذا نشأ أفق الحدث، فإن الانهيار غير الكروي يؤدي إلى التفرد. ومع ذلك، كل هذا لا يكون صحيحًا إلا إذا كانت النسبية العامة تنطبق على مقاييس مكانية صغيرة جدًا، وهو ما لسنا متأكدين منه بعد. تعمل قوانين الكم في العالم الصغير، لكن النظرية الكمومية للجاذبية لم يتم إنشاؤها بعد. ومن الواضح أن التأثيرات الكمومية لا يمكنها إيقاف انهيار النجم إلى ثقب أسود، لكنها يمكن أن تمنع ظهور التفرد. تشير النظرية الحديثة لتطور النجوم ومعرفتنا بالسكان النجميين للمجرة إلى أنه من بين 100 مليار نجم يجب أن يكون هناك حوالي 100 مليون ثقب أسود تشكل أثناء انهيار النجوم الأكثر ضخامة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن العثور على ثقوب سوداء ذات كتل كبيرة جدًا في قلب المجرات الكبيرة، بما في ذلك مجرتنا. كما ذكرنا سابقًا، في عصرنا، فقط كتلة تزيد عن ثلاثة أضعاف كتلة الشمس يمكن أن تصبح ثقبًا أسود. ومع ذلك، مباشرة بعد الانفجار الكبير، والذي تقريبا. قبل 15 مليار سنة، بدأ توسع الكون، وكان من الممكن أن تولد ثقوب سوداء مهما كانت كتلتها. وكان من المفترض أن يتبخر أصغرها بسبب التأثيرات الكمومية، ويفقد كتلته على شكل إشعاع وتدفقات جسيمية. لكن "الثقوب السوداء الأولية" التي تزيد كتلتها عن 1015 جم يمكنها البقاء حتى يومنا هذا. يتم إجراء جميع حسابات الانهيار النجمي على افتراض وجود انحراف طفيف عن التناظر الكروي وتظهر أن أفق الحدث يتشكل دائمًا. ومع ذلك، مع انحراف قوي عن التناظر الكروي، يمكن أن يؤدي انهيار النجم إلى تكوين منطقة ذات جاذبية لا متناهية القوة، ولكنها ليست محاطة بأفق الحدث؛ يطلق عليه "التفرد العاري". ولم يعد هذا ثقبًا أسود بالمعنى الذي ناقشناه أعلاه. يمكن للقوانين الفيزيائية القريبة من التفرد المجرد أن تتخذ شكلاً غير متوقع على الإطلاق. حاليًا، يعتبر التفرد العاري كائنًا غير محتمل، بينما يعتقد معظم علماء الفيزياء الفلكية بوجود الثقوب السوداء.
خصائص الثقوب السوداء.بالنسبة للمراقب الخارجي، يبدو هيكل الثقب الأسود بسيطًا للغاية. أثناء انهيار نجم ما في ثقب أسود في جزء صغير من الثانية (حسب ساعة راصد عن بعد)، فإن كل طاقته الميزات الخارجية، المرتبطة بعدم تجانس النجم الأصلي، تنبعث في شكل جاذبية و موجات كهرومغناطيسية. وينسى الثقب الأسود الثابت الناتج جميع المعلومات عن النجم الأصلي، باستثناء ثلاث كميات: الكتلة الإجمالية، والزخم الزاوي (المرتبط بالدوران)، و الشحنة الكهربائية. ومن خلال دراسة الثقب الأسود، لم يعد من الممكن معرفة ما إذا كان النجم الأصلي يتكون من مادة أم مادة مضادة، وما إذا كان على شكل سيجار أو فطيرة، وما إلى ذلك. في ظل الظروف الفيزيائية الفلكية الحقيقية، سيجذب الثقب الأسود المشحون جزيئات ذات علامة معاكسة من الوسط بين النجوم، وسرعان ما ستصبح شحنته صفرًا. أما الجسم الثابت المتبقي فسيكون إما "ثقب شوارزشيلد الأسود" غير الدوار، والذي يتميز بالكتلة فقط، أو "ثقب كير الأسود" الدوار، والذي يتميز بالكتلة والزخم الزاوي. تم إثبات تفرد الأنواع المذكورة أعلاه من الثقوب السوداء الثابتة في إطار النظرية النسبية العامة بواسطة دبليو. إسرائيل، وب. كارتر، وس. هوكينج، ود.روبنسون. وفقًا للنظرية النسبية العامة، ينحني المكان والزمان بسبب مجال جاذبية الأجسام الضخمة، ويحدث الانحناء الأكبر بالقرب من الثقوب السوداء. عندما يتحدث الفيزيائيون عن فترات الزمان والمكان، فإنهم يقصدون الأرقام المقروءة من ساعة أو مسطرة فيزيائية. على سبيل المثال، يمكن أن يلعب دور الساعة جزيء ذو تردد اهتزاز معين، يمكن أن يسمى عددها بين حدثين "الفاصل الزمني". ومن اللافت للنظر أن الجاذبية تؤثر على جميع الأنظمة الفيزيائية بنفس الطريقة: فكل الساعات تظهر أن الزمن يتباطأ، وجميع المساطر تظهر أن الفضاء يتمدد بالقرب من الثقب الأسود. وهذا يعني أن الثقب الأسود يحني هندسة المكان والزمان حول نفسه. وبعيدًا عن الثقب الأسود، يكون هذا الانحناء صغيرًا، ولكن بالقرب منه يكون كبيرًا لدرجة أن أشعة الضوء يمكن أن تتحرك حوله في دائرة. وبعيداً عن الثقب الأسود، فإن مجال جاذبيته موصوف بدقة في نظرية نيوتن لجسم له نفس الكتلة، لكن بالقرب منه تصبح الجاذبية أقوى بكثير مما تتنبأ به نظرية نيوتن. أي جسم يسقط في الثقب الأسود سوف يتمزق إلى أجزاء بفعل قوى المد القوية قبل وقت طويل من عبور أفق الحدث. قوى الجاذبيةتنشأ بسبب اختلافات الجذب على مسافات مختلفة من المركز. يكون الثقب الأسود جاهزًا دائمًا لامتصاص المادة أو الإشعاع، وبالتالي زيادة كتلته. يتم تحديد تفاعله مع العالم الخارجي من خلال مبدأ هوكينج البسيط: مساحة أفق الحدث للثقب الأسود لا تتناقص أبدًا، ما لم يأخذ المرء في الاعتبار الإنتاج الكمي للجسيمات. اقترح جي بيكنشتاين في عام 1973 أن الثقوب السوداء تخضع لنفس القوانين الفيزيائية الهيئات المادية، انبعاث وامتصاص الإشعاع (نموذج "الجسم الأسود المطلق"). متأثرًا بهذه الفكرة، أظهر هوكينج في عام 1974 أن الثقوب السوداء يمكن أن تبعث مادة وإشعاعًا، لكن هذا لن يكون ملحوظًا إلا إذا كانت كتلة الثقب الأسود نفسه صغيرة نسبيًا. يمكن أن تولد مثل هذه الثقوب السوداء مباشرة بعد الانفجار الكبير، الذي بدأ توسع الكون. يجب ألا تزيد كتلة هذه الثقوب السوداء الأولية عن 1015 جم (مثل كويكب صغير)، ويجب أن يكون حجمها 10-15 م (مثل البروتون أو النيوترون). ينتج مجال الجاذبية القوي بالقرب من الثقب الأسود أزواجًا من الجسيمات والجسيمات المضادة؛ يمتص الثقب أحد جزيئات كل زوج، بينما ينبعث الثاني إلى الخارج. يجب أن يتصرف الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 1015 جم كجسم تبلغ درجة حرارته 1011 كلفن. إن فكرة "تبخر" الثقوب السوداء تتعارض تمامًا مع المفهوم الكلاسيكي لها كأجسام غير قادرة على يشع.
البحث عن الثقوب السوداء.تشير الحسابات في إطار النظرية النسبية العامة لأينشتاين إلى إمكانية وجود الثقوب السوداء فقط، لكنها لا تثبت وجودها على الإطلاق. العالم الحقيقي; إن اكتشاف ثقب أسود حقيقي سيكون خطوة مهمة في تطور الفيزياء. إن العثور على ثقوب سوداء معزولة في الفضاء أمر صعب للغاية: لن نتمكن من ملاحظة جسم صغير مظلم على خلفية السواد الكوني. لكن هناك أمل في اكتشاف الثقب الأسود من خلال تفاعله مع الأجسام الفلكية المحيطة به، من خلال تأثيره المميز عليها. يمكن للثقوب السوداء الهائلة أن تتواجد في مراكز المجرات، وتلتهم النجوم هناك بشكل مستمر. من المفترض أن تشكل النجوم، المتمركزة حول الثقب الأسود، قمم سطوع مركزية في نوى المجرة؛ بحثهم يجري الآن بنشاط. طريقة بحث أخرى هي قياس سرعة النجوم والغاز حول جسم مركزي في المجرة. إذا كانت المسافة من الجسم المركزي معروفة، فيمكن حساب كتلتها و متوسط ​​الكثافة. إذا تجاوزت الكثافة الممكنة للمجموعات النجمية بشكل ملحوظ، فمن المعتقد أنها ثقب أسود. وباستخدام هذه الطريقة، قرر ج. موران وزملاؤه في عام 1996 أنه من المحتمل أن يكون هناك ثقب أسود في وسط المجرة NGC 4258 تبلغ كتلته 40 مليون كتلة شمسية. والأكثر واعدة هو البحث عن ثقب أسود في الأنظمة الثنائية، حيث يمكن أن يدور حوله، مقترنًا بنجم عادي المركز العامبالوزن. من خلال إزاحة دوبلر الدورية للخطوط في طيف النجم، يمكن للمرء أن يفهم أنه يدور جنبًا إلى جنب مع جسم معين، بل ويمكن تقدير كتلة هذا الأخير. وإذا كانت هذه الكتلة تزيد عن 3 أضعاف كتلة الشمس، ولا يمكن اكتشاف إشعاع الجسم نفسه، فمن المحتمل جدًا أن يكون ثقبًا أسود. في النظام الثنائي المدمج، يستطيع الثقب الأسود التقاط الغاز من سطح نجم عادي. يتحرك هذا الغاز في مدار حول الثقب الأسود، ويشكل قرصًا، وعندما يتحرك بشكل حلزوني نحو الثقب الأسود، يصبح ساخنًا جدًا ويصبح مصدرًا لإشعاع الأشعة السينية القوي. يجب أن تشير التقلبات السريعة في هذا الإشعاع إلى أن الغاز يتحرك بسرعة في مدار نصف قطره صغير حول جسم صغير ضخم. منذ السبعينيات، تم اكتشاف العديد من مصادر الأشعة السينية في الأنظمة الثنائية مع وجود علامات واضحة على وجود ثقوب سوداء. والأكثر واعدة هو ثنائي الأشعة السينية V 404 Cygni، الذي تقدر كتلة المكون غير المرئي منه بما لا يقل عن 6 كتلة شمسية. يوجد مرشحون آخرون للثقوب السوداء في أنظمة الأشعة السينية الثنائية Cygnus X-1 وLMCX-3 وV 616 Monoceros وQZ Chanterelles والأشعة السينية المستعرة Ophiuchus 1977 و Mucha 1981 و Scorpio 1994. الاستثناء هو LMCX- 3، وتقع في سحابة ماجلان البولشوي، وتقع جميعها في مجرتنا على مسافة حوالي 8000 سنة ضوئية. سنوات من الأرض.
أنظر أيضا
علم الكونيات.
جاذبية؛
انهيار الجاذبية.
النسبية؛
علم الفلك خارج الغلاف الجوي.
الأدب
تشيريبشوك إيه إم. كتل الثقوب السوداء في الأنظمة الثنائية. التقدم في العلوم الفيزيائية، المجلد 166، ص. 809، 1996

موسوعة كولير. - المجتمع المفتوح. 2000 .

المرادفات:

تعرف على معنى "الثقب الأسود" في القواميس الأخرى:

الثقب الأسود، منطقة محلية من الفضاء الخارجي لا يمكن لأي مادة أو إشعاع الهروب منها، وبعبارة أخرى، أول سرعة الهروبيتجاوز سرعة الضوء. وتسمى حدود هذه المنطقة بأفق الحدث.... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

كوني جسم ينشأ نتيجة لضغط الجسم بفعل الجاذبية. القوى إلى أحجام أصغر من نصف قطر الجاذبية rg=2g/c2 (حيث M هي كتلة الجسم، G هو ثابت الجاذبية، c هي القيمة العددية لسرعة الضوء). التنبؤ بوجود...... الموسوعة الفيزيائية

الاسم وعدد المرادفات: نجمتان (503) غير معروف (11) قاموس المرادفات ASIS. ف.ن. تريشين. 2013… قاموس المرادفات